ES3053671T3

ES3053671T3 - Hybrid power system and optimizing method thereof

Info

Publication number: ES3053671T3
Application number: ES23183478T
Authority: ES
Inventors: Hsiu-Hsien Su; Chien-Hsun Wu; Shang-Zeng Huang
Original assignee: APH ePower Co Ltd
Current assignee: APH ePower Co Ltd
Priority date: 2022-12-19
Filing date: 2023-07-05
Publication date: 2026-01-23
Anticipated expiration: 2043-07-05
Also published as: TW202426299A; KR20240096334A; TWI854400B; EP4393741B1; US20240204708A1; KR102878760B1; EP4393741A1; JP2024087758A; JP7662729B2; PL4393741T3; EP4393741C0; US12567825B2

Abstract

Se proporciona un sistema de energía híbrido (100) que incluye un núcleo de control (110), un mecanismo de accionamiento (120), un motor de combustión interna, un motor eléctrico (140) y una batería de almacenamiento (150). El mecanismo de accionamiento (120) es controlado por el núcleo de control (110). El motor de combustión interna está conectado al mecanismo de accionamiento (120) y es controlado por el núcleo de control (110). El motor eléctrico (140) está conectado al mecanismo de accionamiento (120) y es controlado por el núcleo de control (110). La batería de almacenamiento (150) está acoplada al motor eléctrico (140) y al núcleo de control (110). En respuesta a un par requerido (Td) introducido en el núcleo de control (110), este ejecuta una estrategia de minimización del consumo equivalente y acciona el motor de combustión interna o el motor eléctrico (140) para transmitir potencia al mecanismo de accionamiento (120). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Sistema eléctrico híbrido y procedimiento de optimización del mismo

[0003] Antecedentes

[0004] Campo técnico

[0005] La divulgación se refiere a un sistema eléctrico, y más en particular a un sistema eléctrico híbrido que adopta estrategias de minimización del consumo equivalente.

[0006] Descripción de la Técnica Relacionada

[0007] Los vehículos de propulsión híbrida se han desarrollado rápidamente en los últimos años, y su principal ventaja reside en la reducción de las emisiones contaminantes de dióxido de carbono y gases de escape. Esto es posible gracias a un uso más eficiente de la energía en el sistema eléctrico híbrido, tal como la mejora de la capacidad de carga y descarga de la batería de almacenamiento, el aumento del almacenamiento de energía y el procedimiento de control más suave para cambiar entre el motor y el motor de combustión interna.

[0008] El procedimiento convencional de optimización del sistema eléctrico híbrido se utiliza para lograr la eficiencia energética y mejorar la potencia total del sistema. La mayoría de los métodos de optimización convencionales adoptan el control basado en reglas (RBC), y las características de este procedimiento de optimización son su fácil aplicación, su alta eficiencia de cálculo y su rápida verificación experimental. Es decir, se establecen las condiciones de actuación para tres modos de funcionamiento, tal como carga baja, carga media y carga alta, y se permite que el sistema de potencia híbrido cambie automáticamente al modo de funcionamiento adecuado según el valor de par y el valor de velocidad requeridos. Sin embargo, el procedimiento convencional de optimización del control basado en reglas se ve limitado por unas condiciones de actuación excesivamente simplificadas, que no logran alcanzar el propósito de optimización de la eficiencia energética.

[0009] WO 2012/097349 A2 se refiere a un sistema, aparato y procedimiento para controlar la distribución de la potencia de salida de un tren de potencia híbrido. DE 102021204618 A1 se refiere a un dispositivo de transmisión híbrido que incluye unos primeros y segundos vástagos de entrada de transmisión, un engranaje de superposición dispuesto axialmente en paralelo a los primeros y segundos vástagos de entrada de transmisión para conectar una máquina eléctrica. EP 4023514 A1 se refiere a un aparato de control y a un procedimiento para controlar un par motor de un motor.

[0010] Sumario

[0011] La invención se expone en el juego de reivindicaciones adjunto. La siguiente divulgación sirve para una mejor comprensión de la presente invención. La divulgación proporciona un sistema de potencia híbrido que adopta estrategias de minimización del consumo equivalente para lograr la mejor distribución de potencia entre un motor de combustión interna y un motor eléctrico, mejorando así la resistencia operativa del sistema de potencia híbrido.

[0012] El sistema de potencia híbrido de la divulgación incluye un núcleo de control, un mecanismo de conducción, un motor de combustión interna, un motor eléctrico y una batería de almacenamiento. El mecanismo de accionamiento está controlado por el núcleo de control. El motor de combustión interna está conectado al mecanismo de accionamiento y controlado por el núcleo de control. El motor eléctrico está conectado al mecanismo de accionamiento y controlado por el núcleo de control. La batería de almacenamiento está acoplada al motor eléctrico y al núcleo de control. En respuesta a un par requerido que se introduce en el núcleo de control, el núcleo de control ejecuta una estrategia de minimización del consumo equivalente y acciona el motor de combustión interna y/o el motor eléctrico para transmitir potencia al mecanismo de conducción.

[0013] El procedimiento de optimización del sistema de energía híbrido de la divulgación incluye un núcleo de control, un mecanismo de conducción, un motor de combustión interna, un motor eléctrico y una batería de almacenamiento. El mecanismo de accionamiento está controlado por el núcleo de control. El motor de combustión interna está conectado al mecanismo de accionamiento y controlado por el núcleo de control. El motor eléctrico está conectado al mecanismo de accionamiento y controlado por el núcleo de control. La batería de almacenamiento está acoplada al motor eléctrico y al núcleo de control. A continuación, se describe el procedimiento de optimización del sistema eléctrico híbrido. El sistema de potencia híbrido se conmuta a un modo de espera en respuesta a un par requerido detectado por el núcleo de control que es cero. El núcleo de control recibe el par necesario para accionar el sistema de potencia híbrido. Se determina si el par requerido es un valor arbitrario superior a cero. Si el resultado es negativo, el sistema híbrido pasa al modo de espera. El núcleo de control del sistema eléctrico híbrido ejecuta una estrategia de minimización del consumo equivalente en respuesta a un resultado positivo. El motor de combustión interna y/o el motor eléctrico son accionados simultáneamente por el núcleo de control para transmitir potencia al mecanismo de accionamiento. El sistema eléctrico híbrido está apagado y muestra una capacidad de batería nula. El sistema eléctrico híbrido pasa al modo de espera.

[0014] Según la invención, la estrategia de minimización del consumo equivalente establece una fórmula de cuatro bucles, realiza una búsqueda global del par requerido, una velocidad de rotación del motor eléctrico y una capacidad restante de la batería de almacenamiento, y utiliza una búsqueda global de rejilla para calcular el consumo equivalente mínimo de todas las condiciones y emitir una tabla multidimensional.

[0015] En una realización de la divulgación, una función del consumo equivalente mínimo es J=min[m<e>+ f(SOC)*m<m>]+γ.

[0016] En una realización de la divulgación, se obtiene un conjunto correspondiente de valores del consumo mínimo equivalente a través de la tabla multidimensional y mediante la introducción de parámetros de un par específico requerido, la velocidad de rotación del motor eléctrico y la capacidad restante de la batería de almacenamiento, con el fin de encontrar un par de salida correspondiente del motor de combustión interna en el conjunto de valores.

[0017] En base a lo anterior, el sistema de potencia híbrido de la divulgación está adaptado para vehículos, y el sistema de potencia híbrido tiene un motor de combustión interna, un motor eléctrico, una batería de almacenamiento y un mecanismo de conducción. A través de la estrategia de minimización del consumo equivalente, se puede calcular el consumo mínimo de energía en diferentes condiciones de parámetros, tales como el par, la velocidad de rotación y la batería restante, a fin de lograr el propósito de una conducción eficiente y el reciclaje de energía. Con la estrategia de minimización del consumo equivalente, el sistema de potencia híbrido puede ajustar automáticamente la relación de salida de la potencia dual del motor de combustión interna y el motor eléctrico, mejorando así la resistencia operativa del sistema de potencia híbrido y evitando daños y problemas de seguridad causados por una carga/descarga excesiva de la batería de almacenamiento. Además, el procedimiento de optimización del sistema eléctrico híbrido de la divulgación adopta la estrategia de minimización del consumo equivalente para establecer una función de consumo equivalente mínimo. La función de consumo mínimo equivalente puede calcular el consumo mínimo equivalente de combustible del motor de combustión interna y del motor eléctrico en condiciones de prueba. Además, también se añade un valor de penalización a la función de consumo equivalente mínimo y se utiliza la búsqueda de rejilla global para obtener la tabla multidimensional, con el fin de calcular el rendimiento del sistema eléctrico híbrido en diferentes condiciones de parámetros.

[0018] Breve descripción de los dibujos

[0019] La FIG.1 es una vista esquemática estructural de un sistema híbrido de potencia según una realización de la divulgación. La FIG.2 es una vista esquemática en bloque del sistema eléctrico híbrido de la FIG.1.

[0020] La FIG.3 es un diagrama de flujo del procedimiento de optimización del sistema eléctrico híbrido de la FIG.2.

[0021] La FIG.4 es una vista esquemática del cálculo del bucle de la estrategia de minimización del consumo equivalente del sistema eléctrico híbrido de la FIG.3.

[0022] Descripción de las realizaciones

[0023] La FIG.1 es una vista esquemática estructural de un sistema híbrido de potencia según una realización de la divulgación. La FIG.2 es una vista esquemática en bloque del sistema eléctrico híbrido de la FIG.1.

[0024] Refiriéndose a la FIG.1 y la FIG.2, un sistema 100 de alimentación híbrido de la divulgación está adaptado para vehículos. Mediante una estrategia óptima, se consigue el propósito de una conducción eficiente y el reciclaje de energía, así como el despliegue óptimo de la energía híbrida. La FIG.3 es un diagrama de flujo del procedimiento de optimización del sistema eléctrico híbrido de la FIG.2.

[0025] Refiriéndose a la FIG.1 y la FIG.2, el sistema 100 de potencia híbrido incluye un núcleo 110 de control, un mecanismo 120 de accionamiento, un motor 130 de combustión interna, un motor 140 eléctrico y una batería 150 de almacenamiento. El núcleo 110 de control es, por ejemplo, una unidad central de procesamiento de un vehículo, que está configurada para recibir diversas señales para determinar un estado de funcionamiento y emitir los comandos de control correspondientes de acuerdo con la lógica del programa, a fin de lograr el propósito del cambio automático de modo. El mecanismo 120 de accionamiento está controlado por el núcleo 110 de control. El mecanismo 120 de conducción está, por ejemplo, conectado a los neumáticos del vehículo. El motor 130 de combustión interna está conectado al mecanismo 120 de accionamiento y controlado por el núcleo 110 de control. El motor 140 eléctrico está conectado al mecanismo 120 de accionamiento y controlado por el núcleo 110 de control. La batería 150 de almacenamiento está acoplada al motor 140 eléctrico y al núcleo 110 de control. La batería 150 de almacenamiento puede ser una batería recargable que utilice celdas de plomo-ácido, baterías de níquel-hidruro metálico, baterías de iones de litio, celdas de aluminio o celdas de combustible. Refiriéndose a la FIG.3, en respuesta a un par requerido T<d>que se introduce en el núcleo 110 de control, el núcleo 110 de control ejecuta una estrategia de minimización del consumo equivalente (como se muestra en la FIG.3) y acciona el motor 130 de combustión interna y/o el motor 140 eléctrico para transmitir potencia al mecanismo 120 de accionamiento. En resumen, el núcleo 110 de control calcula una relación óptima de potencia de salida del motor 130 de combustión interna y del motor 140 eléctrico bajo la condición del par requerido T<d>de acuerdo con la estrategia de minimización del consumo equivalente.

[0026] Refiriéndose a la FIG. 1 y la FIG. 2, el mecanismo 120 de accionamiento tiene un primer embrague 121, un segundo embrague 122, una primera rueda 123 giratoria, una segunda rueda 124 giratoria y una cinta 125 transportadora. El primer embrague 121 está dispuesto alrededor de un primer eje 131 de rotación del motor 130 de combustión interna. El segundo embrague 122 está dispuesto alrededor de un segundo eje 141 de rotación del motor 140 eléctrico. La primera rueda 123 giratoria está conectada al primer embrague 121. La segunda rueda 124 giratoria está conectada al segundo embrague 122. La cinta 125 transportadora está dispuesta alrededor de la primera rueda 123 giratoria y de la segunda rueda 124 giratoria.

[0027] Refiriéndose a la FIG.1 y la FIG.2, el sistema 100 de potencia híbrido está adaptado para cambiar a un modo de potencia del motor 130 de combustión interna, es decir, apagar el motor 140 eléctrico y utilizar el motor 130 de combustión interna como única fuente de potencia. Cuando el núcleo 110 de control acciona el motor 130 de combustión interna, el núcleo 110 de control bloquea el primer embrague 121 y libera el segundo embrague 122. La potencia del motor 130 de combustión interna se transmite al primer embrague 121 a través del primer eje 131 de rotación. Dado que el primer embrague 121 está bloqueado en el primer eje 131 de rotación, el primer embrague 121 y la primera rueda 123 giratoria giran junto con el primer eje 131 de rotación e impulsan a la segunda rueda 124 giratoria a girar en relación con el segundo eje 141 de rotación a través de la primera rueda 123 giratoria y la cinta 125 transportadora.

[0028] Refiriéndose a la FIG.1 y la FIG.2, el sistema 100 de potencia híbrido está adaptado para cambiar a un modo de potencia de motor 140 eléctrico, es decir, apagar el motor 130 de combustión interna y utilizar el motor 140 eléctrico como única fuente de potencia. Cuando el núcleo 110 de control acciona el motor 140 eléctrico, el núcleo 110 de control bloquea el segundo embrague 122 y suelta el primer embrague 121. La potencia del motor 140 eléctrico se transmite al segundo embrague 122 a través del segundo eje 141 de rotación. Dado que el segundo embrague 122 está bloqueado en el segundo eje 141 de rotación, el segundo embrague 122 y la segunda rueda 124 giratoria giran junto con el segundo eje 141 de rotación e impulsan a la primera rueda 123 giratoria a girar con respecto al primer eje 131 de rotación a través de la segunda rueda 124 giratoria y la cinta 125 transportadora.

[0029] Refiriéndose a la FIG.1 y la FIG.2, el sistema 100 de potencia híbrido está adaptado para cambiar a un modo de potencia máxima, es decir, para accionar simultáneamente el motor 130 de combustión interna y el motor 140 eléctrico como salidas de potencia dobles. En respuesta al accionamiento por el núcleo 110 de control del motor 130 de combustión interna y del motor 140 eléctrico, el núcleo 110 de control bloquea simultáneamente el primer embrague 121 y el segundo embrague 122. El motor 130 de combustión interna acciona la primera rueda 123 giratoria a través del primer eje 131 de rotación y el primer embrague 121, y el motor 140 eléctrico acciona la segunda rueda 124 giratoria a través del segundo eje 141 de rotación y el segundo embrague 122, logrando así el propósito de maximizar la potencia de salida.

[0030] Refiriéndose a la FIG. 1 y la FIG. 2, el sistema 100 de energía híbrido está adaptado para cargar la batería 150 de almacenamiento con el fin de lograr el propósito de reciclar energía. La condición de activación es que la batería restante de la batería 150 de almacenamiento sea inferior a un valor predeterminado (por ejemplo, inferior al 20 %), y el núcleo 110 de control cambia el motor 140 eléctrico a un modo generador. En respuesta al cambio del motor 140 eléctrico al modo generador, el núcleo 110 de control bloquea simultáneamente el primer embrague 121 y el segundo embrague 122, y el motor 140 eléctrico se desconecta en este punto para utilizar el motor 130 de combustión interna como única fuente de energía. La potencia del motor 130 de combustión interna acciona la primera rueda 123 giratoria, la cinta 125 transportadora, la segunda rueda 124 giratoria a través del primer eje 131 de rotación en secuencia para accionar el segundo eje 141 de rotación para girar en el motor 140 eléctrico para cargar la batería 150 de almacenamiento.

[0031] De este modo, en respuesta al sistema 100 de potencia híbrido que utiliza el motor 130 de combustión interna como única fuente de potencia, es adecuado reciclar y utilizar una porción de la potencia para la carga. Después de que la batería restante de la batería 150 de almacenamiento se eleva a un nivel de seguridad, el núcleo 110 de control desactiva automáticamente el modo generador del motor 140 eléctrico y vuelve a un modo de conducción.

[0032] Refiriéndose a la FIG.1 y la FIG.2, el sistema 100 de potencia híbrido incluye además un primer sensor 160 de par y un segundo sensor 170 de par. El primer sensor 160 de par está conectado entre el mecanismo 120 de accionamiento y el motor 130 de combustión interna y acoplado al núcleo 110 de control. El primer sensor 160 de par está configurado para detectar un valor de par cuando el motor 130 de combustión interna está funcionando y devolver el valor de par al núcleo 110 de control. El segundo sensor 170 de par está conectado entre el mecanismo 120 de accionamiento y el motor 140 eléctrico y acoplado al núcleo 110 de control. El segundo sensor 170 de par está configurado para detectar un valor de par cuando el motor 140 eléctrico está funcionando y devolver el valor de par al núcleo 110 de control.

[0033] Refiriéndose a la FIG.1 y la FIG.2, el sistema 100 de potencia híbrido incluye además un dinamómetro 180 y un tercer sensor 190 de par. El dinamómetro 180 está conectado a la segunda rueda 124 giratoria del mecanismo 120 de accionamiento a través de un tercer eje 181 de rotación, y el tercer eje 181 de rotación y el segundo eje 141 de rotación están dispuestos coaxialmente. El tercer sensor 190 de par está conectado entre el dinamómetro 180 y el mecanismo 120 de accionamiento. Específicamente, el dinamómetro 180 sirve como simulador de carga, es decir, el peso del propio vehículo y la resistencia generada durante la conducción, lo cual es beneficioso para mejorar la precisión de la simulación de la estrategia de minimización del consumo equivalente ejecutada por el sistema 100 de potencia híbrido.

[0034] Refiriéndose a la FIG.1, el sistema 100 de potencia híbrido incluye además un codificador EC dispuesto alrededor del primer eje 131 de rotación y configurado para medir una velocidad de rotación del motor 130 de combustión interna y retroalimentar una señal al núcleo 110 de control. El núcleo 110 de control está adaptado para recibir valores de señal del codificador EC, el primer sensor 160 de par y el segundo sensor 170 de par para conmutar dinámicamente los estados de bloqueo y liberación del primer embrague 121 y el segundo embrague 122. De este modo, el núcleo 110 de control puede optimizar la relación de potencia de salida del motor 130 de combustión interna y el motor 140 eléctrico para lograr el propósito de minimizar el consumo de energía.

[0036] Refiriéndose a la FIG. 1 a la FIG. 3, a continuación, se describe el procedimiento de optimización del sistema 100 de potencia híbrido de la divulgación. Etapa S1: en respuesta a un par requerido T<d>detectado por el núcleo 110 de control que es cero, el sistema 100 de potencia híbrido no se acciona. Etapa S2: el sistema 100 de energía híbrido pasa al modo de espera. Etapa 3: un usuario introduce un par requerido T<d>en el núcleo 110 de control para accionar el sistema 100 híbrido de potencia. Etapa S4: el núcleo 110 de control determina si el par requerido T<d>es un valor arbitrario superior a cero. Etapa S5: el sistema 100 de alimentación híbrido pasa al modo de espera en respuesta a un resultado negativo. Etapa S6: el núcleo 110 de control del sistema 100 de potencia híbrido ejecuta una estrategia de minimización del consumo equivalente en respuesta a un resultado positivo. Al mismo tiempo, el núcleo 110 de control acciona el motor 130 de combustión interna y/o el motor 140 eléctrico para transmitir potencia al mecanismo 120 de conducción de acuerdo con la determinación de la estrategia de minimización del consumo equivalente. De este modo, el núcleo 110 de control puede optimizar la relación de potencia de salida del motor 130 de combustión interna y el motor 140 eléctrico. Etapa S7: el sistema 100 de alimentación híbrido es guiado a las etapas S1 y S2 y pasa al modo de espera en respuesta a la desconexión del sistema 100 de alimentación híbrido, es decir, la desconexión del vehículo y la visualización de la potencia de la batería 150 de almacenamiento como cero.

[0038] Además, la estrategia de minimización del consumo equivalente (ECMS) utiliza los resultados de la simulación del sistema para presentar una tabla de consulta multidimensional, que se codifica mediante un programa y se descarga directamente en el núcleo 110 de control, de modo que el núcleo 110 de control pueda buscar rápidamente la mejor solución en función de diversas condiciones, ajustando así la relación de potencia de salida del motor 130 de combustión interna y del motor 140 eléctrico. Así, la estrategia de minimización del consumo equivalente se adapta a la gestión de la energía y a un sistema de energía eléctrica. Además, la estrategia de minimización del consumo equivalente optimiza el reciclado de potencia del sistema 100 de potencia híbrido durante el frenado y el avance cuesta abajo, tal como la distribución del par de frenado de las ruedas delanteras y traseras y el reciclado de potencia de frenado del motor hidráulico y de las ruedas. En resumen, la tecnología de reciclado de energía del sistema 100 de potencia híbrido puede establecer una estrategia de distribución óptima en diferentes modos de conducción.

[0040] La FIG.4 es una vista esquemática del cálculo del bucle de la estrategia de minimización del consumo equivalente del sistema eléctrico híbrido de la FIG.3.

[0042] Refiriéndose a la FIG.1 a la FIG.4, en respuesta al núcleo 110 de control que ejecuta la estrategia de minimización del consumo equivalente, se establece una fórmula de cuatro bucles. Un primer bucle F1 es el par requerido T<d>. Un segundo bucle F2 es una velocidad de rotación N<m>del motor 140 eléctrico. Un tercer bucle F3 es un SOC de capacidad restante de la batería de almacenamiento. Un cuarto bucle F4 está en función del consumo mínimo equivalente. La función del consumo mínimo equivalente se define como J = mín[m<e>+ f(SOC)*m<m>]+γ.

[0044] Se realiza una búsqueda global del par requerido T<d>, de la velocidad de rotación N<m>del motor 140 eléctrico, y de la capacidad restante de la batería de almacenamiento SOC de la batería 150 de almacenamiento. Por ejemplo, un intervalo de búsqueda del par requerido T<d>es de 1 Nm a 1000 Nm, un intervalo de búsqueda de la velocidad de rotación N<m>es de 1 rpm a 6000 rpm, y un intervalo de búsqueda de la capacidad restante de la batería de almacenamiento SOC es de 1 % a 100 %. Se utiliza una búsqueda de rejilla global para calcular el consumo mínimo equivalente múltiple de todas las condiciones y generar una tabla multidimensional. En detalle, en respuesta a un par requerido T<d>de 500Nm, la velocidad de rotación N<m>es de 1500 rpm y el SOC restante de la batería es del 65 %. Sustituyendo los tres parámetros anteriores en J = mín[m<e>+ f(SOC)*m<m>]+γ para su cálculo, se puede obtener uno de los valores de consumo mínimo. En cuanto a la búsqueda en la rejilla global, un grupo de parámetros del par requerido T<d>, la velocidad de rotación N<m>, y la capacidad restante de la batería de almacenamiento SOC se sustituyen, en secuencia, en J = mín[m<e>+ f(SOC)*m<m>]+γ para obtener valores de todos los consumos equivalentes mínimos J dentro del intervalo de búsqueda y ordenar una tabla multidimensional.

[0046] Se obtiene un conjunto correspondiente de valores del consumo mínimo equivalente J a través de la tabla multidimensional y mediante la introducción de los parámetros de un par específico requerido T<d>, la velocidad de rotación N<m>del motor 140 eléctrico, y la capacidad restante de la batería de almacenamiento SOC, con el fin de encontrar un par de salida T<e>del motor 130 de combustión interna en el conjunto de valores. Además, el par requerido T<d>se satisface mediante la potencia de salida del motor 130 de combustión interna y el motor 140 eléctrico. Además, en la estrategia de minimización del consumo equivalente, la relación entre la velocidad de giro N<e>del motor de combustión interna y la velocidad de giro N<m>del motor eléctrico se establece en 1:4. El par de salida T<e>del motor 130 de combustión interna puede calcularse utilizando parámetros tales como el par requerido T<d>, la velocidad de rotación N<m>del motor eléctrico y la capacidad restante de la batería de almacenamiento SOC.

[0048] Además, el sistema 100 de potencia híbrido de la divulgación persigue un consumo de energía mínimo, por lo que se define la función de consumo equivalente mínimo J = mín[m<e>+ f(SOC)*m<m>]+γ para calcular un consumo de energía dinámico total del sistema 100 de potencia híbrido. En la función de consumo mínimo equivalente, el consumo de energía eléctrica del motor 140 eléctrico se convierte en consumo de combustible equivalente y se suma con el consumo de combustible del motor 130 de combustión interna para obtener el consumo total de combustible equivalente (consumo mínimo equivalente J).

[0049] Específicamente, en la función de consumo mínimo equivalente anterior, m<e>es un consumo de combustible real del motor 130 de combustión interna, y m<m>es el consumo de combustible equivalente del motor 140 eléctrico.

[0050] En la función de consumo equivalente mínimo, para permitir que el motor eléctrico se utilice con la batería 150 de almacenamiento en buenas condiciones de funcionamiento, se diseña un peso f(SOC) del estado de carga de la batería. El valor de ponderación f(SOC) y una curva de relación de la batería y el estado de carga pueden obtenerse mediante la fórmula f(SOC)=1-(1-0.7x<soc>)* x<soc>3<.>

[0051] El sistema 100 híbrido de potencia da un valor de ponderación f(SOC) según el estado de carga de la batería 150 de almacenamiento en cada tiempo de muestreo. En respuesta a una batería restante alta de la batería 150 de almacenamiento, el valor de ponderación f(SOC) es bajo; en respuesta a una batería restante baja de la batería 150 de almacenamiento, el valor de ponderación f(SOC) es alto. Por ejemplo, en respuesta a la baja batería restante de la batería 150 de almacenamiento y un alto valor de ponderación f(SOC), el consumo de combustible equivalente m<m>del motor 140 eléctrico a una misma velocidad de rotación N<m>aumenta. Es decir, la batería 150 de almacenamiento consume más energía cuando la batería está baja, y ahorra más energía cuando la batería está alta.

[0052] γ es un valor de penalización del límite físico del elemento. En respuesta al sistema 100 de potencia híbrido que ejecuta la función de consumo equivalente mínimo para calcular el par de salida de una fuente de potencia dual, la función de consumo equivalente mínimo da el valor de penalización γ en respuesta al parámetro de par sustituido que excede un límite físico real del motor 130 de combustión interna y el motor 140 eléctrico. El consumo mínimo equivalente J calculado por la función de consumo mínimo equivalente genera un máximo, y este resultado de mejor valor no es utilizado por el núcleo 110 de control.

[0053] Específicamente, en respuesta al cálculo del consumo de combustible m<e>del motor 130 de combustión interna, el sistema 100 de potencia híbrido obtiene un consumo medio actual de combustible específico del freno (BSFC) a través de una búsqueda bidimensional de acuerdo con el par y la velocidad de rotación muestreados en cada momento. Por tanto, la fórmula del consumo de combustible m<e>es m<e>(t) =[BFSC(t) * T<e>*N<e>/1000]/3600. T<e>es el par de salida del motor de combustión interna, y N<e>es la velocidad de rotación de salida del motor de combustión interna.

[0054] En detalle, el consumo de combustible equivalente m<m>del motor 140 eléctrico es la suma de dos modos del motor 140 eléctrico, es decir, m<m>= m<m,t>+ m<m,g>. El primero (m<m,t>) es el modo de conducción del motor, y el segundo (m<m,g>) es el modo del generador.

[0055] Refiriéndose a la FIG.1 a la FIG.4, en el modo de accionamiento del motor, el motor 140 eléctrico convierte la energía eléctrica de la batería 150 de almacenamiento en potencia y la envía al mecanismo 120 de accionamiento. Su fórmula de consumo de combustible equivalente se define como m<m,t>=295*(T<m>*N<m>/1000)/3600*η<m>. En la fórmula anterior, m<m,t>indica el consumo de combustible equivalente en el modo de conducción del motor, T<m>y N<m>indican, respectivamente, el par de salida y la velocidad de rotación en el modo de conducción del motor, y η<m>indica la eficiencia de rotación del motor 130 eléctrico en el modo de conducción del motor.

[0056] En respuesta al cambio del motor 140 eléctrico al modo generador, la potencia del motor 130 de combustión interna se transmite al segundo eje 141 de rotación del motor 140 eléctrico para impulsar el segundo eje 141 de rotación a girar en el motor 140 eléctrico y cargar la batería 150 de almacenamiento. Su fórmula de consumo de combustible equivalente se define como m<m,g>=295* (T<m>*N<m>/1000)/3600*η<g>. En la Fórmula anterior, m<m,g>indica el consumo de combustible equivalente en el modo generador, T<m>y N<m>indican, respectivamente, el par (un valor de par negativo representa el modo generador) y la velocidad de rotación (el modo de conducción y el modo generador tienen la misma velocidad de rotación) en el modo generador, y η<g>es la eficiencia de rotación del motor 130 eléctrico en el modo generador.

[0057] En resumen, el sistema de energía híbrido de la divulgación está adaptado para vehículos, y el sistema de energía híbrido tiene un motor de combustión interna, un motor eléctrico, una batería de almacenamiento y un mecanismo de conducción. A través de la estrategia de minimización del consumo equivalente, se puede calcular el consumo mínimo de energía bajo diferentes condiciones de parámetros, tales como el par requerido, la velocidad de rotación del motor y la batería restante, tal como para lograr el propósito de una conducción eficiente y el reciclaje de energía. Con la estrategia de minimización del consumo equivalente, el sistema de potencia híbrido puede ajustar automáticamente la relación de salida de la potencia dual del motor de combustión interna y el motor eléctrico, mejorando así la resistencia operativa del sistema de potencia híbrido y evitando daños y problemas de seguridad causados por una carga/descarga excesiva de la batería de almacenamiento.

[0058] Además, el procedimiento de optimización del sistema eléctrico híbrido de la divulgación adopta la estrategia de minimización del consumo equivalente para establecer una función de consumo equivalente mínimo. La función de consumo mínimo equivalente puede calcular el consumo mínimo equivalente de combustible del motor de combustión interna y del motor eléctrico en condiciones de prueba. Además, también se añade un valor de penalización a la función de consumo equivalente mínimo y se utiliza la búsqueda de rejilla global para obtener la tabla multidimensional, con el fin de calcular el rendimiento del sistema eléctrico híbrido en diferentes condiciones de parámetros.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un sistema (100) híbrido de potencia, que comprende:

un núcleo (110) de control;

un mecanismo (120) de accionamiento, controlado por el núcleo (110) de control;

un motor (130) de combustión interna, conectado al mecanismo (120) de accionamiento y controlado por el núcleo (110) de control;

un motor (140) eléctrico, conectado al mecanismo (120) de accionamiento y controlado por el núcleo (110) de control; y

una batería (150) de almacenamiento, acoplada al motor (140) eléctrico y al núcleo (110) de control, en la que en respuesta a un par requerido (T<d>) que se introduce en el núcleo (110) de control, el núcleo (110) de control ejecuta una estrategia de minimización del consumo equivalente y acciona el motor (130) de combustión interna y/o el motor (140) eléctrico para transmitir potencia al mecanismo (120) de conducción,

en el que el sistema híbrido de potencia estácaracterizado porque

la estrategia de minimización del consumo equivalente establece una fórmula de cuatro bucles, realiza una búsqueda global del par requerido (T<d>), una velocidad de rotación del motor (140) eléctrico y una capacidad restante de almacenamiento de la batería (150), de la batería (150) de almacenamiento, y utiliza una búsqueda global de rejilla para calcular una pluralidad de consumos equivalentes mínimos (J) de todas las condiciones y emitir una tabla multidimensional.

2. El sistema (100) híbrido de potencia según la reivindicación 1, en el que el mecanismo (120) de accionamiento tiene un primer embrague (121), un segundo embrague (122), una primera rueda (123) giratoria, una segunda rueda (124) giratoria, y una cinta (125) transportadora, el primer embrague (121) está dispuesto alrededor de un primer eje (131) de rotación del motor (130) de combustión interna, el segundo embrague (122) está dispuesto alrededor de un segundo eje (141) de rotación del motor (140) eléctrico, la primera rueda (123) giratoria está conectada al primer embrague (121), la segunda rueda (124) giratoria está conectada al segundo embrague (122), la cinta (125) transportadora está dispuesta alrededor de la primera rueda (123) giratoria y la segunda rueda (124) giratoria.

3. El sistema (100) híbrido de potencia según la reivindicación 2, en el que en respuesta a que el núcleo (110) de control acciona el motor (130) de combustión interna, el núcleo (110) de control bloquea el primer embrague (121) y suelta el segundo embrague (122), y el motor (130) de combustión interna acciona la segunda rueda (124) giratoria para que gire con respecto al segundo eje (141) de rotación a través de la primera rueda (123) giratoria y la cinta (125) transportadora.

4. El sistema (100) híbrido de potencia según la reivindicación 2, en el que en respuesta a que el núcleo (110) de control acciona el motor (140) eléctrico, el núcleo (110) de control bloquea el segundo embrague (122) y suelta el primer embrague (121), y el motor (140) eléctrico acciona la primera rueda (123) giratoria para que gire con respecto al primer eje (131) de rotación a través de la segunda rueda (124) giratoria y la cinta (125) transportadora.

5. El sistema (100) de potencia híbrido según la reivindicación 2, en el que en respuesta al núcleo (110) de control que acciona el motor (130) de combustión interna y el motor (140) eléctrico, el núcleo (110) de control bloquea el primer embrague (121) y el segundo embrague (122), y el motor (130) de combustión interna acciona la primera rueda (123) giratoria a través del primer eje (131) de rotación y el motor (140) eléctrico acciona la segunda rueda (124) giratoria a través del segundo eje (141) de rotación.

6. El sistema híbrido de potencia (100) según la reivindicación 2, en el que en respuesta al cambio del motor (140) eléctrico a un modo generador, el núcleo (110) de control bloquea el primer embrague (121) y el segundo embrague (122), y el motor (130) de combustión interna acciona la primera rueda (123) giratoria y la segunda rueda (124) giratoria a través del primer eje (131) de rotación para accionar el segundo eje (141) de rotación para girar en el motor (140) eléctrico para cargar la batería (150) de almacenamiento.

7. El sistema (100) de potencia híbrido según la reivindicación 1, que comprende además un primer sensor (160) de par y un segundo sensor (170) de par, en el que el primer sensor (160) de par está conectado entre el mecanismo (120) de accionamiento y el motor (130) de combustión interna y acoplado al núcleo (110) de control, y el segundo sensor (170) de par está conectado entre el mecanismo (120) de accionamiento y el motor (140) eléctrico y acoplado al núcleo (110) de control.

8. El sistema (100) híbrido de potencia según la reivindicación 1, que comprende además un dinamómetro (180) y un tercer sensor (190) de par, en el que el dinamómetro (180) está conectado al mecanismo (120) de accionamiento a través de un tercer eje de rotación, y el tercer sensor (190) de par está conectado entre el dinamómetro (180) y el mecanismo (120) de accionamiento.

9. El sistema (100) híbrido de potencia según la reivindicación 2, comprende además un codificador (EC), dispuesto alrededor del primer eje (131) de rotación y configurado para medir una velocidad de rotación del motor (130) de combustión interna y retroalimentar una señal al núcleo (110) de control.

10. Un procedimiento de optimización para un sistema (100) híbrido de potencia, que comprende:

un núcleo (110) de control;

una batería (150) de almacenamiento, acoplada al motor (140) eléctrico y al núcleo (110) de control, en el que el procedimiento de optimización del sistema (100) híbrido de potencia comprende:

conmutar el sistema (100) de potencia híbrido a un modo de espera cuando un par requerido (T<d>) detectado por el núcleo (110) de control sea cero;

introducir un par requerido (T<d>) en el núcleo (110) de control para accionar el sistema (100) híbrido de potencia;

determinar si el par requerido (T<d>) es un valor arbitrario mayor que cero;

conmutación del sistema (100) de potencia híbrido al modo de espera si el par requerido (T<d>) no es mayor que cero;

ejecutando, por el núcleo (110) de control del sistema (100) híbrido de potencia, una estrategia de minimización del consumo equivalente si el par requerido (T<d>) es mayor que cero;

accionar, mediante el núcleo (110) de control, el motor (130) de combustión interna y/o el motor (140) eléctrico simultáneamente para transmitir potencia al mecanismo (120) de accionamiento; apagar el sistema (100) híbrido de potencia y mostrar una capacidad de batería nula; y

conmutación del sistema (100) híbrido de potencia al modo de espera,

en el que el procedimiento de optimización estácaracterizado porque

11. El procedimiento de optimización del sistema (100) híbrido de potencia según la reivindicación 10, en el que una función del consumo equivalente mínimo (J) se define como J=mín[m<e>+ f(SOC)*m<m>]+γ.

12. El procedimiento de optimización para el sistema (100) híbrido de potencia según la reivindicación 11, en el que se obtiene un conjunto correspondiente de valores del consumo mínimo equivalente (J) mediante la tabla multidimensional y mediante la introducción de parámetros de un par específico requerido (T<d>), una velocidad de rotación del motor (N<m>), y la capacidad restante de la batería (150) de almacenamiento, a fin de encontrar un par de salida correspondiente del motor (130) de combustión interna en el conjunto de valores.

13. El procedimiento de optimización para el sistema (100) híbrido de potencia según la reivindicación 10, en el que el mecanismo (120) de accionamiento tiene un primer embrague (121), un segundo embrague (122), una primera rueda (123) giratoria, una segunda rueda (124) giratoria, y una cinta (125) transportadora, el primer embrague (121) está dispuesto alrededor de un primer eje (131) de rotación del motor (130) de combustión interna, el segundo embrague (122) está dispuesto alrededor de un segundo eje (141) de rotación del motor (140) eléctrico, la primera rueda (123) giratoria está conectada al primer embrague (121), la segunda rueda (124) giratoria está conectada al segundo embrague (122), la cinta (125) transportadora está dispuesta alrededor de la primera rueda (123) giratoria y la segunda rueda (124) giratoria.

14. El procedimiento de optimización para el sistema (100) de potencia híbrido según la reivindicación 13, en el que en respuesta a que el núcleo (110) de control acciona el motor (130) de combustión interna, el núcleo (110) de control bloquea el primer embrague (121) y suelta el segundo embrague (122), y el motor (130) de combustión interna acciona la segunda

rueda (124) giratoria para que gire con respecto al segundo eje (141) de rotación a través de la primera rueda (123) giratoria y la cinta (125) transportadora.

15. El procedimiento de optimización para el sistema (100) híbrido de potencia según la reivindicación 13, en el que en respuesta a que el núcleo (110) de control acciona el motor (140) eléctrico, el núcleo (110) de control bloquea el segundo embrague (122) y suelta el primer embrague (121), y el motor (140) eléctrico acciona la primera rueda (123) giratoria para que gire con respecto al primer eje (131) de rotación a través de la segunda rueda (124) giratoria y la cinta (125) transportadora.

16. El método de optimización para el sistema (100) de potencia híbrido según la reivindicación 13, en el que en respuesta al núcleo (110) de control que acciona el motor de combustión interna y el motor (140) eléctrico, el núcleo (110) de control bloquea el primer embrague (121) y el segundo embrague (122), y el motor de combustión interna acciona la primera rueda (123) giratoria a través del primer eje (131) de rotación y el motor (140) eléctrico acciona la segunda rueda (124) giratoria a través del segundo eje (141) de rotación.

17. El procedimiento de optimización para el sistema (100) de potencia híbrido según la reivindicación 13, en el que en respuesta al cambio del motor (140) eléctrico a un modo generador, el núcleo (110) de control bloquea el primer embrague (121) y el segundo embrague (122), y el motor de combustión interna acciona la primera rueda (123) giratoria y la segunda rueda (124) giratoria para accionar el motor (140) eléctrico para cargar la batería (150) de almacenamiento.